DE102008005006A1

DE102008005006A1 - Projektionsoptik für die Mikrolithographie, Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Projektionsoptik, Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie durch das Herstellungsverfahren gefertigtes mikrostrukturiertes Bauelement

Info

Publication number: DE102008005006A1
Application number: DE102008005006A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dr. Mann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle für Beleuchtungslicht. Eine Beleuchtungsoptik dient zur Führung des Beleuchtungslichts hin zu einem Objektfeld in einer Objektebene. Eine Projektionsoptik (6) mit mindestens einem gekrümmten Spiegel (M1 bis M6) bildet das Objektfeld in ein Bildfeld in einer Bildebene (8) ab. Die Projektionsoptik (6) hat im Abbildungsstrahlengang zwischen der Objektebene (4) und der Bildebene (8) mindestens eine refraktive Untereinheit (27). Eine Reflexionsfläche mindestens eines Spiegels (M1 bis M6) der Projektionsoptik (6) ist als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare, statische Freiformfläche ausgeführt. Mit der Projektionsbelichtungsanlage können mikrostrukturierte Bauteile gefertigt werden. Bei einfachem Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage ist eine gute Nutzung der Komponenten der mindestens einen refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik über den Querschnitt dieser Komponenten gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsoptik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Projektionsoptik, ein Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein durch dieses Herstellungsverfahren gefertigtes mikrostrukturiertes Bauelement.
Projektionsoptiken für eine derartige Projektionsbelichtungsanlage sind bekannt aus der US 2006/0198018 A1 und der US 2005/0190435 A1 . Die Projektionsoptik nach der US 2006/0198018 A1 führt zu einem komplexen Aufbau einer hiermit ausgerüsteten Projektionsbelichtungsanlage. Bei der Projektionsoptik nach der US 2005/0190435 A1 werden die Komponenten der dortigen refraktiven Untereinheiten asymmetrisch und nur unvollständig ausgenutzt. Ferner sind Projektionsoptiken für Projektionsbelichtungsanlagen bekannt, bei denen der Abbildungsstrahlengang über einen Strahlteilerwürfel geführt ist. Aufgrund der durch den Strahlteilerwürfel herbeigeführten Verluste hat sich dieser Designansatz nicht durchgesetzt. Ein Beispiel für diesen Designansatz ist in der US 6,590,718 B2 beschrieben. Eine abbildende Spiegeloptik, bei der Spiegel in aufeinander senkrecht stehenden Hauptachsen unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, ist bekannt aus der US 2006/0284113 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei einfachem Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage eine gute Nutzung der Komponenten der mindestens einen refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik über den Querschnitt dieser Komponenten gegeben ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Einsatz mindestens einer statischen Freiformfläche in der Projektionsoptik die Freiheitsgrade bei der Führung des Abbildungslichts durch die Projektionsoptik deutlich vergrößert. Der Einsatz mindestens einer Freiformfläche erlaubt einen Abbildungsstrahlengang in der mindestens einen refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik, der die dortigen Komponenten im Vergleich zum Stand der Technik besser ausnutzt. Eine vorgegebene bildseitige numerische Apertur ist entsprechend bei der erfindungsgemäßen Projektionsoptik durch Einsatz einer geringeren Anzahl von refraktiven Komponenten möglich. Umgekehrt kann mit einer vorgegebenen Anzahl von refraktiven Komponenten eine größere bildseitige numerische Apertur realisiert werden als beim Stand der Technik. Dies führt zur Möglichkeit einer Projektionsoptik mit höherer Strukturauflösung. Die Freiformfläche ist nicht durch eine Funktion beschreibbar, die um eine ausgezeichnete Achse, die eine Normale zu einem Flächenabschnitt der optischen Fläche darstellt, rotationssymmetrisch ist. Die erfindungsgemäße Freiformfläche ist also insbesondere nicht durch eine Kegelschnitt-Asphärengleichung beschreibbar. Derartige Asphären weichen zwar von einer sphärischen Symmetrie ab, sind aber durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbar, nämlich durch eine Funktion, die lediglich von einem Parameter, nämlich vom Abstand zu einer optischen Achse, abhängt, wohingegen die erfindungsgemäßen Freiformflächen mindestens zwei voneinander unabhängige Parameter zur Flächenbeschreibung erfordern. Kegelschnitt-Asphärenflächen sind daher keine erfindungsgemäßen Freiformflächen. Auf die Form einer Berandung der optisch wirksamen Fläche kommt es dabei nicht an. Natürlich sind aus dem Stand der Technik optisch wirksame Flächen bekannt, die nicht rotationssymmetrisch berandet sind. Derartige optisch wirksame Flächen sind trotzdem durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbar, wobei ein nicht rotationssymmetrisch berandeter Ausschnitt dieser optischen Fläche zum Einsatz kommt. Unter einer statischen Freiformfläche wird eine Freiformfläche verstanden, die während des Projektionseinsatzes der Projektionsoptik nicht aktiv in ihrer Form verändert wird. Natürlich kann auch eine statische Freiformfläche insgesamt zu Justagezwecken verlagert werden. Die Freiformfläche kann insbesondere ausgehend von einer planen Referenzfläche bzw. Grundform, von einer konkaven Referenzfläche oder von einer konvexen Referenzfläche designt werden. Insbesondere kann mindestens eine Freiformfläche eingesetzt werden, die ausgehend von einer gekrümmten Referenzfläche designt wurde. Dabei wird bevorzugt eine Referenzfläche mit einer Scheitelpunktkrümmung herangezogen, die über die gesamte Referenzfläche konstant ist. Auch eine Kegelschnitt-Asphäre kann als Referenzfläche herangezogen werden. Von einer an die Freiformfläche bestangepassten rotationssymmetrischen Oberfläche, die mit einer Design-Referenzfläche nicht übereinstimmen muss, weicht die mindestens eine erfindungsgemäße Freiformfläche maximal um einen Betrag ab, der insbesondere mindestens dem Betrag einer Wellenlänge des Abbildungslichts entspricht. Diese Abweichung von insbesondere mindestens dem Betrag einer Wellenlänge des Abbildungslichts ist in der Praxis immer deutlich größer als Fertigungstoleranzen bei der Herstellung optischer Komponen ten für die Mikrolithographie, die absolut bei typisch 0,1 nm und relativ bei typisch 1/50 oder 1/100 der Wellenlänge des eingesetzten Beleuchtungslichts liegen. Ein Einsatz von DUV-(deep ultra violett)Abbildungslicht beträgt diese Abweichung also typischerweise mehr als 100 nm, insbesondere sogar mehr als 500 nm oder sogar mehr als 1 μm. Auch deutlich größere Abweichungen der erfindungsgemäßen Freiformfläche von einer bestangepassten rotationssymmetrischen Fläche sind möglich. Eine erfindungsgemäße Freiformfläche kann gegeben sein durch eine bikonische Oberfläche, d. h. eine optische Fläche mit zwei verschiedenen Basiskrümmungen und zwei verschiedenen konischen Konstanten in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen, durch eine torische Oberfläche oder durch eine anamorphe und gleichzeitig insbesondere asphärische Oberfläche. Auch eine zylindrische Oberfläche stellt daher eine derartige Freiformfläche dar. Die erfindungsgemäßen Freiformflächen können zu einer oder zu mehreren Symmetrieebenen spiegelsymmetrisch sein. Die erfindungsgemäße Freiformfläche kann eine Fläche sein, die eine n-zählige Symmetrie aufweist, wobei n ganzzahlig und größer gleich 1 ist. Bei der erfindungsgemäßen Freiformfläche kann auch überhaupt keine Symmetrieachse und überhaupt keine Symmetrieebene vorliegen. Die Projektionsoptik hat bevorzugt mindestens zwei gekrümmte Spiegel, die das Objektfeld in das Bildfeld abbilden.
Verschiedene Möglichkeiten zur Beschreibung optischer Oberflächen, insbesondere anamorpher Oberflächen, sind beispielsweise in der US 6,000,798 beschrieben. Analytische Formeln zur Beschreibung nicht rotationsymmetrischer Oberflächen, insbesondere anamorpher asphärischer Oberflächen, torischer Oberflächen oder bikonischer asphärischer Oberflächen, sind zudem in der WO 01/88597 A beschrieben. Soweit die Offenbarung dieser Dokumente sich auf die mathematische Beschreibung optischer Oberflächen bezieht, soll diese Beschreibung die hier vorgenommene Beschreibung ergänzen. Auch einige optische Designprogramme wie Oslo^® und Code V^® ermöglichen eine Beschreibung und ein Design optischer Systeme über mathematische Funktionen, über die auch eine Vorgabe von nicht rotationssymmetrischen optischen Oberflächen möglich ist. Die vorstehend erwähnten mathematischen Beschreibungen beziehen sich auf mathematische Flächen. Eine tatsächlich optisch genutzte optische Fläche, d. h. eine physikalische Oberfläche eines optischen Elements, die mit einem Beleuchtungsstrahl beaufschlagt ist und die mit einer derartigen mathematischen Beschreibung beschrieben werden kann, beinhaltet im Allgemeinen lediglich einen Ausschnitt der tatsächlichen mathematischen Oberfläche, die auch als Parentfläche bezeichnet ist. Die mathematische Oberfläche erstreckt sich also auch über die physikalische, optisch wirksame Oberfläche hinaus. Soweit ein optisches System mithilfe einer Referenzachse beschrieben werden kann, können einige oder alle optisch verwendeten Flächenabschnitte derart außerhalb dieser Referenzachse angeordnet sein, dass die Referenzachse zwar die mathematische Oberfläche, nicht aber den tatsächlich optisch genutzten Ausschnitt dieser mathematischen Oberfläche schneidet.
Parallel nach Anspruch 2 zueinander angeordnete Feldebenen erleichtern die Integration der Projektionsoptik in die bauliche Umgebung der Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere dann, wenn die Projektionsoptik in einer scannenden Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt wird, kommt dieser Vorteil zum Tragen, da dann die Scanrichtungen zueinander parallel geführt werden können.
Anordnungen mit kleinem Objekt-Bild-Versatz nach den Ansprüchen 3 bis 5 führen zu einer kompakten Projektionsoptik und erleichtern zudem Op tik-Testverfahren, bei denen die Projektionsoptik um eine zentral durch das Objekt- oder Bildfeld verlaufende und senkrecht auf der entsprechenden Feldebene stehende Achse verschwenkt wird, da dann Objekt- bzw. Bildfeld beim Schwenken der Projektionsoptik nicht stark wandern.
Anordnungen der optischen Achse relativ zum Objekt- bzw. Bildfeld nach den Ansprüchen 4 bis 7 ermöglichen eine möglichst symmetrische Bündelführung des Beleuchtungs- bzw. Abbildungslichts längs der optischen Achse der mindestens einen refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik. Dies kann zu einer weitgehend rotationssymmetrischen oder sogar vollständig rotationssymmetrischen Ausleuchtung der optischen Komponenten der refraktiven Untereinheit genutzt werden. Im Falle einer Restabsorption von Beleuchtungslicht in diesen optischen Komponenten sind mögliche Auswirkungen, die eine entsprechende Erwärmung der absorbierenden optischen Komponenten auf die Abbildung der Projektionsoptik hat, ebenfalls entweder weitgehend oder vollständig rotationssymmetrisch oder besitzen eine n-zählige Symmetrie und sind daher relativ einfach kompensierbar oder korrigierbar. „n-zählige Symmetrie" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass vorhandene Abbildungsauswirkungen, insbesondere Abbildungsfehler, durch Rotation um einen Winkel 360°/n um die optische Achse in sich selber übergehen.
Eine Projektionsoptik nach Anspruch 8 gibt die Möglichkeit einer guten Wellenfront- und Verzeichnungskorrektur über das Bildfeld. Die Projektionsoptik kann alternativ auch mit einer anderen Spiegelanzahl ausgerüstet sein, zum Beispiel mit zwei oder vier Spiegeln. Unter diesen Spiegeln kann eine Freiformfläche sein, es können aber auch zwei oder mehr Freiformflächen sein. Hiervon kann mindestens eine Freiformfläche als gekrümmte Freiformfläche ausgeführt sein.
Entsprechendes gilt für eine refraktive Untereinheit nach Anspruch 9. Je weniger Linsen die refraktive Untereinheit aufweist, desto geringer sind die Transmissionsverluste der refraktiven Untereinheit. Je mehr Linsen die refraktive Untereinheit aufweist, desto besser sind in der Praxis die Möglichkeiten der Wellenfront- und Verzeichnungskorrektur. Die refraktive Untereinheit kann mindestens 6 Linsen aufweisen. Eine refraktive Untereinheit mit acht Linsen stellt diesbezüglich hinsichtlich der Linsenanzahl einen guten Kompromiss dar. Je nach den Abbildungsanforderungen an die Projektionsoptik können auch sechs oder weniger Linsen einen vorteilhaften Kompromiss zwischen Abbildungsqualität und Reduzierung der Transmissionsverluste, Material- und Herstellungskosten darstellen.
Projektionsoptiken nach Anspruch 10 lassen sich symmetrisch konfigurieren, was Fertigungsvorteile bei der Projektionsoptik bietet. Eine vollständige Symmetrie kann dabei nur in Spezialfällen erreicht werden, in denen der Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 1:1 ist. Zwischen den refraktiven Untereinheiten kann beispielsweise eine reflektive Untereinheit mit zwei oder auch mit vier Spiegeln angeordnet sein.
Bei einer Bündelführung nach Anspruch 11 und 12 liegen sowohl für die bildseitige als auch für die objektseitige refraktive Untereinheit die Vorteile vor, die vorstehend im Zusammenhang mit den Ansprüchen 4 bis 7 diskutiert wurden.
Bei einer Bündelführung nach Anspruch 13 ist eine symmetrische Ausgestaltung einer die mindestens zwei Spiegel umfassenden reflektiven Untereinheit der Projektionsoptik zwischen den beiden refraktiven Untereinheiten möglich, was ebenfalls Fertigungsvorteile bei der Herstellung der optischen Komponenten der Projektionsoptik bietet.
Eine Bündelführung nach Anspruch 14 ermöglicht beispielsweise eine punktsymmetrische Konfiguration der optischen Komponenten der Projektionsoptik, was ebenfalls Fertigungsvorteile bietet.
Ein deformierbarer Spiegel nach Anspruch 15 führt zur Möglichkeit, während des Betriebs der Projektionsoptik auftretende Drifteffekte, zum Beispiel durch thermische Einflüsse, zu kompensieren. Die Reflexionsfläche des deformierbaren Spiegels kann als nicht statische Freiformfläche aufgefasst werden.
Ein Bildfeld nach Anspruch 16 führt zu einem guten Durchsatz der Projektionsoptik.
Eine bildseitige numerische Apertur nach Anspruch 17 erlaubt eine hohe Auflösung der Projektionsoptik. Beim Einsatz eines Immersionssystems kann die bildseitige numerische Apertur auch größer sein, zum Beispiel größer als 1,0.
Eine telezentrische Projektionsoptik nach Anspruch 18 erhöht deren Anwendungsflexibilität. Projektionsoptiken mit bildseitiger Telezentrie besitzen einen über den gesamten Tiefenschärfebereich konstanten Abbildungsmaßstab.
Eine Lichtquelle nach Anspruch 19 ermöglicht eine gute Strukturauflösung der Projektionsbelichtungsanlage. Typische UV-Lichtquellen, die zum Einsatz kommen können, haben Wellenlängen von 126, 157, 193 und 248 nm.
Eine Zwischenbildebene nach Anspruch 20 ermöglicht eine Separierung der abbildenden Wirkungen der refraktiven Untereinheit von der abbilden den Wirkung des mindestens einen gekrümmten Spiegels der Projektionsoptik. Dies vereinfacht das Design der Projektionsoptik.
Die Vorteile einer Projektionsoptik nach Anspruch 21 entsprechen denen, die vorstehend in Bezug auf die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage schon ausgeführt wurden.
Entsprechendes gilt für ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 22 und für das hierdurch hergestellte mikrostrukturierte Bauteil nach Anspruch 23.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
2 einen Abbildungsstrahlengänge zueinander beabstandeter Feldpunkte beinhaltenden Schnitt durch eine Ausführung einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 ein Diagramm, welches den Feldverlauf des Wellenfrontfehlers (rms-Wert) der Projektionsoptik nach 2 zeigt;
4 ein Diagramm, welches den Feldverlauf der Verzeichnung der Projektionsoptik nach 2 zeigt;
5 einen Schnitt durch eine nicht rotationssymmetrische Freiformfläche und durch eine rotationssymmetrische Referenzfläche;
6 eine zu 1 ähnliche Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
7 schematisch eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik für die Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
8 schematisch eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik für die Projektionsbelichtungsanlage nach 1.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine UV-Lichtquelle, die Licht einer Wellenlänge von ca. 193 nm erzeugt. Lichtquellen 2, nämlich Laser, die derartige Wellenlängen erzeugen, sind bekannt. Auch andere Wellenlängen, zum Beispiel 157 nm oder 248 nm, die für refraktive Medien geeignet sind, sind möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 hin zu einem Objektfeld in einer Objektebene 4 dient eine Beleuchtungsoptik 5. Mit einer Projektionsoptik 6 wird das Objektfeld in ein Bildfeld in einer Bildebene 8 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Die Projektionsoptik 6, die in der 2 im Detail dargestellt ist, verkleinert um einen Faktor 4. Die Bildebene 8 ist bei der Projektionsoptik 6 parallel zur Objektebene 4 angeordnet. Abgebildet wird ein mit dem Objektfeld zusammenfallender Aus schnitt einer durchstrahlten Maske 9, die auch als Retikel bezeichnet wird. Die Abbildung erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 10 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 11 getragen wird. In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 9 und der Projektionsoptik 6 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 12 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 6 und dem Substrat 10 ein aus der Projektionsoptik 6 aüslaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Die bildfeldseitige numerische Apertur der Projektionsoptik 6 nach 2 beträgt 0,80. Die Projektionsoptik 6 nach 2 ist sowohl Objekt- als auch bildseitig telezentrisch.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Fig. dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die y-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach unten.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist von Scannertyp. Sowohl das Retikel 9 als auch das Substrat 10 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt.
2 zeigt das optische Design der Projektionsoptik 6. Dargestellt ist der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen 14, die von fünf in der 2 übereinander liegenden und zueinander in der y-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen, wobei die drei Einzelstrahlen 14, die zu einem dieser fünf Objektfeldpunkte gehören, jeweils drei unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zugeordnet sind.
Ausgehend von der Objektebene 4 werden die Einzelstrahlen 14 zunächst von einer reflektiven Untereinheit 15 reflektiert, die insgesamt sechs Spiegel 16 bis 21 aufweist, die in der Reihenfolge des Strahlengangs beziffert sind und nachfolgend auch, ebenfalls in der Reihenfolge des Strahlengangs, als Spiegel M1, M2, M3, M4, M5 und M6 bezeichnet werden. Die Spiegel 16, 18, 19 und 21 haben eine konkave Grundform, können also durch eine konkave bestangepasste Fläche beschrieben werden. Die Spiegel 17 und 20 haben eine konvexe Grundform, können also jeweils durch eine konvexe bestangepasste Fläche beschrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden derartige Spiegel vereinfacht nur als konkav oder konvex bezeichnet.
Alle sechs Spiegel 16 bis 21 der Projektionsoptik 6 sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 6 möglich, bei denen mindestens einer der Spiegel 16 bis 21 eine derartige Freiform-Reflexionsfläche aufweist. Mindestens eine Reflexionsfläche ist dabei als eine statische, im Betrieb oder in Betriebspausen der Projektionsbelichtungsanlage 1 also in ihrer Form nicht gezielt veränderbare, nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformfläche ausgeführt.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich der Projektionsoptik 6 in der Regel keine planen Pupillen- oder Zwischenbildebenen zuweisen. Sowohl Pupillen als auch Zwischenbilder werden bei der reflektiven Untereinheit 15 auf quer zum Strahlengang der Einzelstrahlen 14 mit komplexer Topographie verlaufenden Pupillenflächen bzw. Zwischenbildflächen erzeugt. Derartige Flächen, die in der 2 durch gerade oder gebogene Linien angedeutet sind, werden nachfolgend vereinfachend ebenfalls als Pupillen- oder Zwischenbildebenen bezeichnet.
Eine erste Pupillenebene 22 liegt zwischen dem ersten Spiegel 16 und dem zweiten Spiegel 17 der Projektionsoptik 6. Eine erste Zwischenbildebene 23 der Projektionsoptik 6 liegt zwischen dem vierten Spiegel 19 und dem fünften Spiegel 20. Die numerische Apertur in der Zwischenbildebene 23 beträgt etwa 0,17. Zwischen dem fünften Spiegel 20 und dem sechsten Spiegel 21 liegt eine zweite Pupillenebene 24 der Projektionsoptik 6.
Eine ausgezeichneter Einzelstrahl 14, der einen zentralen Objektfeldpunkt mit einem zentral ausgeleuchteten Punkt in den Pupillen der Projektionsoptik 6 in den Pupillenebenen 22, 24 verbindet, wird nachfolgend auch als Hauptstrahl 25 des zentralen Feldpunktes bezeichnet. Der Hauptstrahl 25 des zentralen Feldpunktes schließt ab der Reflexion am sechsten Spiegel 21 mit der Bildebene 8 näherungsweise einen rechten Winkel ein, verläuft also in etwa parallel zur z-Achse der Projektionsbelichtungsanlage 1. Dieser Winkel ist in jedem Fall größer als 85°. Der Hauptstrahl 25 verläuft ab der Reflexion am sechsten Spiegel 20 längs einer optischen Achse 26 einer sich an die reflektive Untereinheit 15 anschließenden refraktiven Untereinheit 27 der Projektionsoptik 6. Der Schnittpunkt der optischen Achse 26 der refraktiven Untereinheit 27 mit der Bildebene 8 liegt zentrisch im Bildfeld.
Die refraktive Untereinheit 27 hat insgesamt sechs Linsen 28 bis 33, die in der Reihenfolge des Strahlengangs zwischen der Objektebene 4 und der Bildebene 8 beziffert sind.
Zwischen dem sechsten Spiegel 21 der reflektiven Untereinheit 15 und der ersten Linse 28 der refraktiven Untereinheit 27 liegt eine zweite Zwischenbildebene 34 der Projektionsoptik 6. Die numerische Apertur der Projektionsoptik 6 in der Zwischenbildebene 34 beträgt 0,37.
Zwischen der ersten Linse 28 und der zweiten Linse 29 liegt eine dritte Pupillenebene 35 der Projektionsoptik 6, in der beispielsweise eine Aperturblende angeordnet werden kann.
Das Bildfeld der Projektionsoptik 6 in der Bildebene 8 ist rechteckig. Parallel zur x-Richtung hat das Bildfeld eine Ausdehnung von 26 mm. Parallel zur y-Richtung hat das Bildfeld eine Ausdehnung von 6 mm. Die optische Achse 26 durchtritt das Bildfeld zentrisch, also am Schnittpunkt von dessen Diagonalen.
Die Projektionsoptik 6 kommt ohne einen Strahlteilerwürfel und ohne einen planen Faltspiegel und damit mit besonders wenigen optischen Komponenten aus.
3 zeigt den Feldverlauf der Wellenfront der Projektionsoptik 6 nach 2 im Bildfeld. Der Maßstab der y-Achse ist dabei gegenüber dem der x-Achse gestreckt dargestellt. 3 ist eine Wellenfrontkorrektur auf einen Wert von maximal 80 mλ zu entnehmen. Der kleinste Wellenfrontfehler tritt auf bei höheren positiven y-Werten, bezogen auf die x-Achse mittig, und bei höheren negativen y-Werten, außermittig.
In der 4 ist der Verlauf der Verzeichnung über das Bildfeld der Projektionsoptik 6 nach 2 dargestellt. Die Skalierung der x- und der y-Achse entspricht der Skalierung der 3. Die Verzeichnung ist bis auf einen Maximalwert von etwa 25 nm korrigiert. Dieser Maximalwert tritt bei hohen y-Werten, die bezüglich x randseitig im Bildfeld liegen, auf. Es ist zu erkennen, dass der Bildfehlerverlauf nicht mehr rotationssymmetrisch um die Feldmitte herum verläuft, wie dies bei konventionellen rotationssymmetrischen Systemen mit zentriertem Objekt- und Bildfeld der Fall ist.
Nachfolgend wird anhand der 5 die Erzeugung einer Freiformfläche 36 aus einer rotationssymmetrischen Referenzfläche 37 beschrieben.
Zunächst werden mit Hilfe eines optischen Designprogrammes Informationen zur Charakterisierung der betrachteten Freiformfläche gewonnen. Die Referenzfläche 37 kann z. B. eine rotationssymmetrische Asphäre sein. Zu den Design-Informationen können der Krümmungsradius der Referenzfläche 28 gehören, der auch als 1/c bezeichnet wird, wobei c die Scheitelkrümmung der Referenzfläche 37 bezeichnet. Zu den Informationen gehören zudem eine konische Konstante k der Referenzfläche 37 und Polynomkoeffizienten, die die Referenzfläche 37 beschreiben.
Alternativ oder zusätzlich können die Referenzfläche 37 charakterisierende Informationen aus einer Oberflächenmessung einer Referenz-Spiegeloberfläche, z. B. unter Nutzung eines Interferometers, gewonnen werden. Eine derartige Oberflächenmessung ergibt eine Funktion z'(x', y'), die die Referenzfläche 37 beschreibt, wobei z' die Pfeilhöhe der Referenzfläche 37 längs der z'-Achse für verschiedene (x', y') Koordinaten bezeichnet, wie in der 5 dargestellt.
Dieser erste Schritt beim Design der Freiformfläche 36 beinhaltet zudem die Bestimmung desjenigen Abschnitts der nur durch die Flächenbeschreibung definierten, zunächst unbegrenzten Spiegeloberfläche, der tatsächlich zur Reflexion von Beleuchtungs- oder Abbildungslicht 3 bei der Abbildung des Objektfeldes in das Bildfeld genutzt wird. Dieser Bereich wird auch als Footprint bezeichnet. Der Footprint des Spiegels kann durch Ray Tracing der Projektionsoptik 6 zumindest in einer Näherung bestimmt werden. Beispiele für einen möglichen Footprint in der x-Dimension sind in der 5 angegeben. xmin bezeichnet die Untergrenze und xmax die Obergrenze für den beispielhaften Footprint. Die Daten oberhalb von xmax und unterhalb von xmin werden innerhalb gewisser Grenzen ebenfalls berechnet, damit bei der Bestimmung der Freiformfläche 36 keine unerwünschten Randeffekte auftreten.
Nachdem die die Referenzfläche 37 charakterisierende Information bestimmt wurde, wird ein lokales Koordinatensystem für die Referenzfläche 37 eingeführt, bei dem sowohl die Dezentrierung als auch die Verkippung der Referenzfläche 37 jeweils Null sind. Die z'-Achse ist also die Rotations-Symmetrieachse der asphärischen Referenzfläche 37 oder aber, soweit die Referenzfläche durch eine Oberflächenmessung gewonnen wurde, die optische Achse des Messgeräts, z. B. des Interferometers. Die z'-Achse ist in der Regel relativ zur z-Achse des xyz-Koordinatensystems der Projektionsbelichtungsanlage 1 parallel verschoben und verkippt. Dies gilt entsprechend für die anderen Koordinatenachsen x', y'. Diese Parallelverschiebung bzw. Verkippung wird im Ausgangsschritt des optischen Designs der Freiformfläche festgelegt.
Alternativ zu einer Asphäre kann die Referenzfläche 37 auch eine sphärische Fläche sein. Der Koordinatenursprung x_c, y_c, z_c zur Beschreibung der sphärischen Referenzfläche 37 unterscheidet sich in der Regel vom Ursprung der xyz-Koordinatensystems der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Nach der Bestimmung der Referenzfläche 37 wird ein lokaler Abstand d_i (i = 1 ... N) zwischen einer Anzahl von Punkten auf der Referenzfläche 37 und Punkten auf der Freiformfläche 36 parallel zur z'-Achse bestimmt. Die verschiedenen lokalen Abstände d_i werden nun solange variiert, bis eine Gruppe von Nebenbedingungen erfüllt ist. Diese Nebenbedingungen sind vorgegebene Grenzwerte für bestimmte Abbildungsfehler und/oder Beleuchtungseigenschaften der Projektionsoptik 6.
Die Freiformfläche kann mathematisch durch folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei gilt:
Z ist die Pfeilhöhe der Freiformfläche parallel zu einer Z-Achse, die beispielsweise parallel zur z'-Achse nach 5 sein kann.
c ist eine Konstante, die der Scheitelpunktkrümmung einer entsprechenden Asphäre entspricht. k bzw. K entspricht einer konischen Konstante einer entsprechenden Asphäre. C_j sind die Koeffizienten der Monome X^mYⁿ. Typischerweise werden die Werte von c, k und C_j auf der Basis der gewünschten optischen Eigenschaften des Spiegels innerhalb der Projektionsoptik 6 bestimmt. Die Ordnung des Monoms, m + n, kann beliebig variiert werden. Ein Monom höherer Ordnung kann zu einem Design der Projektionsoptik 6 mit besserer Bildfehlerkorrektur führen, ist jedoch aufwen diger zu berechnen. m + n kann Werte zwischen 3 und mehr als 20 einnehmen.
Freiformflächen können mathematisch auch durch Zernike-Polynome beschrieben werden, die beispielsweise im Manual des optischen Designprogramms CODE V^® erläutert werden. Alternativ können Freiformflächen mit Hilfe zweidimensionaler Spline-Oberflächen beschrieben werden. Beispiele hierfür sind Bezier-Kurven oder nicht-uniforme rationale Basis-Splines (non-uniform rational basis splines, NURBS). Zweidimensionale Spline-Oberflächen können beispielsweise durch ein Netz von Punkten in einer xy-Ebene und zugehörige z-Werte oder durch diese Punkte und ihnen zugehörige Steigungen beschrieben werden. Abhängig vom jeweiligen Typ der Spline-Oberfläche wird die vollständige Oberfläche durch Interpolation zwischen den Netzpunkten unter Verwendung z. B. von Polynomen oder Funktionen, die bestimmte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kontinuität und Differenzierbarkeit haben, gewonnen. Beispiele hierfür sind analytische Funktionen.
6 zeigt nochmals eine leicht abgewandelte Darstellung der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Verdeutlichung eines weiteren, für die Projektionsoptik 6 charakteristischen Wertes, nämlich des Objekt-Bild-Versatzes d_ois. Dieser ist definiert als der Abstand zwischen einer senkrechten Projektion des zentralen Objektpunktes auf die Bildebene 8 und dem zentralen Bildpunkt. Äquivalent zu dieser Definition ist eine Definition des Objekt-Bild-Versatzes als Abstand des zentralen Objektpunktes vom Schnittpunkt der optischen Achse 26 der refraktiven Untereinheit mit der Objektebene. Diese Äquivalenz rührt daher, dass der zentrale Bildpunkt auf der optischen Achse der refraktiven Untereinheit liegt. Bei der Projektionsoptik 6 nach 2 ist der Objekt-Bild-Versatz d_ois 0. Insbesondere hat das Objekt feld bei der Projektionsoptik 6 vom Schnittpunkt der optischen Achse 26 der refraktiven Untereinheit 27 mit der Objektebene 4 einen Abstand, der geringer ist als 50 mm. Dieser Schnittpunkt liegt zentrisch im Objektfeld.
Nachfolgend werden nochmals charakteristische Parameter der Projektionsoptik zusammengefasst. Die Wellenlänge des Beleuchtungslichts 3 beträgt 193,3 nm mit einer Bandbreite von 0,3 pm. Die bildseitige numerische Apertur der Projektionsoptik beträgt 0,8. Die Bildfeldgröße beträgt 6 × 26 mm². Die Projektionsoptik ist eintritts- und austrittsseitig telezentrisch.
Die nachfolgende erste Tabelle gibt die Radien R, also die Kehrwerte der Scheitelpunktkrümmungen c, und die Abstände der optischen Komponenten der Projektionsoptik 6 zueinander in z-Richtung (Thickness) wieder. Mirror 1 bis Mirror 6 bezeichnen hierbei die Spiegel M1 bis M6 der Projektionsoptik 6. Lens 1a und Lens 1b bezeichnen die Objekt- und die bildseitige Oberfläche der Linse 28. Entsprechend bezeichnen die Zeilen ab Lens 2a die nachfolgenden Linsenoberflächen bis hin zur bildseitigen Oberfläche der Linse 33.

Die nachfolgende zweite, zweizeilige Tabelle stellt den Brechungsindex des für die Linsen 28 bis 33 gewählten Materials SILUV innerhalb der Bandbreite des Beleuchtungslichts dar.

Oberfläche	Radius	Thickness	Mode/Material
Object	INFINITY	270,081
Mirror 1	–252,965	–238,081	REFL
Mirror 2	–406,220	891,920	REFL
Mirror 3	–979,012	–891,920	REFL
Mirror 4	1445,893	891,920	REFL
Mirror 5	223,730	–194,805	REFL
Mirror 6	214,750	447,659	REFL
Lens 1a	917,582	80,000	SILUV
Lens 1b	–395,946	113,054
STOP	INFINITY	61,038
Lens 2a	728,174	80,000	SILUV
Lens 2b	–447,709	72,468
Lens 3a	1274,086	80,000	SILUV
Lens 3b	–344,145	16,037
Lens 4a	287,238	83,816	SILUV
Lens 4b	–560,707	2,069
Lens 5a	291,341	59,824	SILUV
Lens 5b	584,886	15,839
Lens 6a	471,437	55,444	SILUV
Lens 6b	INFINITY	10,001
Image	INFINITY	0,000

Wellenlänge	193,400	193,300	193,200
SILUV	1,560332	1,560491	1,560650

Die nachfolgende Tabelle gibt die Koeffizienten C_j der Monome X^mYⁿ in der oben angegebenen Freiformflächen-Gleichung für die Spiegel M1 bis M6 wieder.

Coefficient	M1	M2	M3	M4	M5	M6
K	–7,021612E-01	–2,157890E+00	–7,667374E-01	–1,806988E+00	1,063503E+00	–1,746422E-01
Y	0,000000E+00	0,000000E+00	0,000000E+00	0,000000E+00	0,000000E+00	0,000000E+00
X2	9,095147E-04	3,668196E-04	2,973173E-04	–4,649230E-05	–1,183376E-03	–3,419562E-04
Y2	6,389416E-04	2,560392E-04	2,978561E-04	–7,671144E-05	–9,182562E-04	–3,007775E-04
X2Y	–8,076564E-07	–6,252867E-07	–3,355736E-08	–6,400021E-08	9,454888E-06	2,940059E-07
Y3	–2,117970E-06	–5,447745E-07	–2,754244E-08	–1,460071E-08	6,613284E-07	1,847585E-07
X4	–2,138970E-10	–8,640102E-09	3,920489E-11	8,751552E-11	–4,472091E-08	–1‚426177E-09
X2Y2	–6,007701E-09	–2,165820E-08	6,203578E-11	3,851618E-11	1,500646E-07	–1,613361E-09
Y4	–9,250730E-09	–6779145E-09	6,568625E-11	1‚229035E-10	–1,127945E-07	–1‚408353E-09
X4Y	–2,056552E-11	–8,895852E-12	–1‚220037E-14	2,660699E-13	–2,255937E-09	4,795621E-12
X2Y3	–4,739414E-11	5,099086E-12	–6,214499E-14	–8,442145E-15	3,342074E-09	7,024093E-12
Y5	–3,327059E-11	2,955670E-11	7,082062E-14	8,855762E-14	–1,023558E-09	–2,144019E-13
X6	–1,832168E-14	–1,470440E-13	–5,507976E-18	–3,219684E-17	–1,402903E-11	–2,945400E-15
X4Y2	–1,922635E-13	–1,214485E-12	9,317572E-17	5,849016E-16	–7,112824E-11	–4,171618E-15
X2Y4	–1,575366E-13	–3,577373E-14	2,207096E-16	–7,153565E-17	3,488042E-11	–2,806538E-14
VS	–8,968203E-14	7,845522E-13	7,803209E-17	2,198865E-17	3,795039E-12	–3,038365E-14
X6Y	–1,281116E-16	–2,627145E-15	–4,849826E-20	–9,242214E-20	–4,829253E-13	1,984066E-16
X4Y3	–9,140726E-16	–3,557075E-15	3,159899E-19	6,234055E-19	–1,008249E-12	4,813599E-16
X2Y5	–2,413169E-16	1,757810E-15	9,795658E-19	–2,688674E-19	1,917495E-13	3,980208E-16
Y7	–3,754943E-16	5,872039E-15	–9,221194E-20	–7,819713E-21	1,901940E-13	3,896110E-17
X8	5,695077E-20	7,943905E-18	–5,452381E-23	–1,225852E-22	3,587655E-15	–4,740965E-19
X6Y2	–1,254319E-18	2,689048E-16	–1‚335406E-22	–3,678195E-23	–7,156201E-15	–7,811848E-19
X4Y4	–1‚658577E-18	3,240175E-16	4,953597E-22	4,109732E-22	–6,930341E-15	6,890495E-19
X2Y6	4,989886E-20	1,087723E-17	1,704149E-21	–2,812559E-22	–3,664911E-10	2,629890E-19
Y8	–1,551184E-18	2,695661E-17	–3,595780E-22	2,753738E-23	1,738454E-15	5,135593E-20
X8Y	–9,973638E-21	1,930861E-18	–1‚667244E-25	–2,536190E-25	9,857871E-17	–1,714248E-21
X6Y3	–7,606565E-21	6,217397E-18	–2,273189E-25	1,022753E-25	–6,200635E-17	–6,960381E-21
X4Y5	4,843747E-22	4,566777E-18	2,515461E-25	2,188836E-25	–1‚792880E-17	–9,623084E-21
X2Y7	1,828007E-23	–1,014580E-19	1‚345882E-24	–1,041776E-25	–9,929708E-18	–5,083648E-21
Y9	–3,672869E-21	3,548978E-20	–3,911346E-25	3,732796E-26	6,950217E-18	1,389683E-21
X10	–2,139041E-23	3,593455E-21	–1,343515E-29	–1,288642E-29	3,181161E-19	1,291645E-23
X8Y2	–4,164394E-23	1,984011E-20	–1‚655578E-28	–1,291875E-28	4,620193E-19	8,021568E-23
X6Y4	–1,391966E-23	3,356495E-20	–1,667437E-28	9,320319E-29	–2,306996E-19	1,145367E-22
X4Y6	2,959150E-24	1,871129E-20	4,168020E-30	8,701089E-29	–9,628058E-21	–2,791674E-23
X2Y8	–1,066355E-24	2,488743E-22	4,086345E-28	3,310765E-31	–4,149211E-20	–9,425279E-23
Y10	–3,494516E-24	1,039002E-22	–1,471588E-28	1,304435E-29	9,112470E-21	–4,264041E-23
Nradius	1,000000E+00	1,000000E+00	1,000000E+00	1,000000E+00	1,000000E+00	1,000000E+00

Die nachfolgende zweizeilige Tabelle gibt die Beträge in mm für die Spiegel M1 bis M6 wieder, um die der jeweilige Spiegel, ausgehend von einem Ausgangsdesign, dezentriert (Y-Decenter) und gedreht ist (X-Rotation).
Dies entspricht der Parallelverschiebung und der Verkippung beim oben beschriebenen Freiformflächen-Designverfahren. Verschoben wird dabei in y-Richtung und verkippt um die x-Achse.

Coefficient M1 M2 M3 M4 M5 M6

Y-decenter 163,446 –22,380 –119,285 124,459 36,347 –37,190

X-rotation 29,034 –0,370 3,988 1,234 7,717 3,171

Die nachfolgende Tabelle gibt die asphärischen Konstanten für die gekrümmten Oberflächen der Linsen 28 bis 33 wieder.

	Lens 1b	Lens 2a	Lens 3°	Lens 4a	Lens 5b	Lens 6a
K	-5,320892E+00	0,000000E+00	0,000000E+00	–4,766092E+00	0,000000E+00	0,000000E+00
A	0,000000E+00	–1,988938E-08	–1,463509E-09	0,000000E+00	–9,475075E-08	–3,645569E-08
B	1,887087E-13	–1,531838E-13	–6,363694E-14	–6,652848E-13	7,801991E-12	9,565989E-12
C	–2,425975E-18	–1,077221E-18	4,281797E-19	2,251669E-17	–3,331273E-16	–9,233817E-16
D	1,942174E-24	–2,420592E-23	–1,251778E-23	–6,275180E-23	1,114370E-20	7,314484E-20
E	1,934240E-27	–8,586290E-28	3,666866E-29	–3,691459E-27	–5,980525E-25	–9,261069E-24

K sowie A bis E sind dabei Koeffizienten in der nachfolgenden Asphärengleichung:
Hierbei ist Z die Pfeilhöhe der Asphärenfläche. c ist die Scheitelpunktkrümmung, K ist die Konizität. h bezeichnet den jeweiligen Ort auf der Linsenfläche, an dem die Pfeilhöhe berechnet wird (h² = x² + y²). Die Koeffizienten A bis E sind den jeweiligen geradzahligen Ordnungen von h zugeordnet.
7 zeigt eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 38, die anstelle der Projektionsoptik 6 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten oder Bezugsgrößen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Der Abbildungsstrahlengang durch die Projektionsoptik 38 ist in der 7 lediglich anhand des Hauptstrahls 25 des zentralen Feldpunktes dargestellt.
Ausgehend von der Projektebene 4 hat die Projektionsoptik 38 zunächst eine refraktive Untereinheit 39. Letztere ist so angeordnet, dass der Hauptstrahl 25 durch die refraktive Untereinheit 39 längs einer optischen Achse 40 der refraktiven Untereinheit 39 verläuft. Die refraktive Untereinheit 39 kann eine oder mehrere Linsen umfassen.
Nach der refraktiven Untereinheit 39 wird das Beleuchtungslicht 3 von einer reflektiven Untereinheit 41 der Projektionsoptik 38 reflektiert. Die reflektive Untereinheit 41 hat zwei Spiegel 42, 43, die beide statische und nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Reflexions-Freiformflächen aufwiesen. Die Spiegel 42, 43 werden entsprechend ihrer Reihenfolge im Abbildungsstrahlengang in der Projektionsoptik 38 beziffert. Die Spiegel 42 und 43 sind konkav.
Nach dem Spiegel 43 verläuft das Beleuchtungslicht 3 durch eine zweite refraktive Untereinheit 44 der Projektionsoptik 38. Der Hauptstrahl 25 ver läuft wiederum längs einer optischen Achse 45 der zweiten refraktiven Untereinheit 44. Die zweite refraktive Untereinheit 44 kann eine Linse oder mehrere Linsen aufweisen.
Die Projektionsoptik 38 hat zwischen der Objektebene 4 und der Bildebene 8 eine oder mehrere Zwischenbildebenen. Letztere können beispielsweise zwischen der ersten refraktiven Untereinheit 39 und der reflektiven Untereinheit 41 oder auch zwischen der reflektiven Untereinheit 41 und der zweiten refraktiven Untereinheit 44 angeordnet sein.
8 zeigt in einer zu 7 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 46, die anstelle der Projektionsoptik 6 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten bzw. Bezugsgrößen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das Beleuchtungslicht 3 in der Projektionsoptik 46 wird in der 8 anhand dreier Einzelstrahlen 14 erläutert, die von einem Objektpunkt ausgehen. Der mittlere Einzelstrahl 14 stellt dabei den Hauptstrahl 25 dar.
Ausgehend vom Objektfeld 4 durchtritt das Beleuchtungslicht 3 zunächst eine refraktive Untereinheit 47, welche entsprechend der refraktiven Untereinheit 39 nach 7 ausgeführt sein kann. Der Hauptstrahl 25 durchlauft die refraktive Untereinheit 47 auf dessen optischer Achse 48.
Nach der refraktiven Untereinheit 47 durchlauft das Beleuchtungslicht 3 eine reflektive Untereinheit 49 der Projektionsoptik 46. Die reflektive Untereinheit 49 hat insgesamt vier reflektierende Spiegel 50, 51, 52, 53, die in der Reihenfolge ihrer Beaufschlagung im Abbildungsstrahlengang beziffert sind. Die Spiegel 50 bis 53 sind konkav. Es können aber auch konvexe Spiegel in dieser Untereinheit verwendet werden. Im Bereich des zweiten Spiegels 51 ist eine Pupillenebene der Projektionsoptik 46 angeordnet. Zwischen den Spiegeln 51 und 52 ist eine Zwischenbildebene 54 der Projektionsoptik 46 angeordnet. Die optische Achse 48 steht beispielsweise auf der Zwischenbildebene 54 senkrecht. Zwischen den Spiegeln 51 und 52 verläuft der Hauptstrahl 25 nahezu parallel zur optischen Achse 48. Auch ein Verlauf des Hauptstrahls 25 zwischen den Spiegeln 51 und 52 unter einem Winkel zur optischen Achse 48 ist möglich.
Nach dem letzten Spiegel 53 der reflektiven Untereinheit 49 durchtritt das Beleuchtungslicht 3 eine zweite refraktive Untereinheit 55 der Projektionsoptik 46.
In Bezug auf die Zwischenbildebene 54 sind die optischen Komponenten der drei Untereinheiten 47, 49 und 55 der Projektionsoptik 46 nahezu symmetrisch zueinander angeordnet. Die optische Achse der zweiten refraktiven Untereinheit 55 fällt mit der optischen Achse 48 der ersten refraktiven Untereinheit 47 zusammen. Im Bereich des dritten Spiegels 52 ist eine weitere Pupillenebene der Projektionsoptik 46 angeordnet.
Die vier Spiegel 50 bis 53 der reflektiven Untereinheit 49 haben allesamt eine nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Reflexions-Freiformfläche. Dabei sind die Freiformflächen der Spiegel 50, 52 und 53 statisch. Die Reflexionsfläche des zweiten Spiegels 51 ist deformierbar also nicht statisch ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Reflexionsfläche des dritten Spiegels 52 deformierbar ausgeführt sein. Hierdurch können z. B. Drifteffekte, die bei der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 auftreten können, korrigiert werden. Hierbei kann eine Korrektureinrichtung mit einer Korrektursensorik zum Einsatz kommen, wie in der DE 101 20 446 C1 beschrieben. Der deformierbare Freiformspiegel 51 kann aus einer Vielzahl von Mikrospiegel-Segmenten gebildet sein, die individuell über ihnen zugeordnete Aktuatoren verkippt werden können. Derartige Mikrospiegel-Arrays sind dem Fachmann bekannt. Die Verkippung erfolgt angesteuert durch die Korrektureinrichtung entsprechend Vorgabewerten, die aus den von der Korrektursensorik ermittelten Werten berechnet werden. Für die Aktuatoren des Mikrospiegel-Arrays ist hinter dem Spiegel 51 ausreichend Platz, da hier kein Strahlengang verläuft. Alternativ kann ein deformierbarer Freiformspiegel als monolithischer Spiegel ausgeführt sein, wobei auf der Rückseite des deformierbaren Freiformspiegels Aktuatoren angebracht sind, die den Spiegel wie eine Membran deformieren können.
Anstelle des deformierbaren Freiformspiegels 51 kann auch ein statischer Freiformspiegel eingesetzt sein.
Die Projektionsoptik 46 hat einen Objekt-Bild-Versatz von 0.
Zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden zunächst das Retikel 9 und der Wafer 10 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 9 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 10 projiziert. Hierdurch und durch nachfolgende Bearbeitung wird eine Mikrostruktur auf dem Wafer 10 erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0198018 A1 [0002, 0002]
- US 2005/0190435 A1 [0002, 0002]
- US 6590718 B2 [0002]
- US 2006/0284113 A1 [0002]
- US 6000798 [0006]
- WO 01/88597 A [0006]
- DE 10120446 C1 [0082]

Claims

Projektionsoptik (6; 38; 46) für die Mikrolithographie, die ein Objektfeld in einer Objektebene (4) in ein Bildfeld in einer Bildebene (8) abbildet, mit mindestens einem gekrümmten Spiegel (16 bis 21; 42, 43; 50 bis 53) und mit mindestens einer refraktiven Untereinheit (27; 44; 55), dadurch gekennzeichnet, dass eine Reflexionsfläche mindestens eines Spiegels (16 bis 21; 42, 43; 50, 52, 53) der Projektionsoptik (6; 38; 46) als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare, statische Freiformfläche (36) ausgeführt ist.
Projektionsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene (8) parallel zur Objektebene (4) angeordnet ist.
Projektionsoptik nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Objekt-Bild-Versatz (d_ois), der geringer ist als 50 mm.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (40; 48) der refraktiven Untereinheit (39; 47) mit der Objektebene (4) im Objektfeld liegt.
Projektionsoptik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (40; 48) der refraktiven Untereinheit (39; 47) mit der Objektebene (4) zentriert im Objektfeld liegt.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (26; 45; 48) der refraktiven Untereinheit (27; 44; 55) mit der Bildebene (8) im Bildfeld liegt.
Projektionsoptik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (26; 45; 48) der refraktiven Untereinheit (27; 44; 55) mit der Bildebene (8) zentriert im Bildfeld liegt.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (6) sechs Spiegel (16 bis 21) aufweist.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die refraktive Untereinheit (27; 44; 55) maximal acht Linsen (28 bis 33) aufweist.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine bildseitige (44; 55) und eine objektseitige (39; 47) refraktive Untereinheit der Projektionsoptik (38; 46), zwischen denen mindestens zwei Spiegel (42, 43; 50 bis 53) angeordnet sind, von denen mindestens einer (42, 43; 50 bis 53) eine Freiformfläche (36) aufweist.
Projektionsoptik nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (40; 48) der objektseitigen (39; 47) refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik (38; 49) mit der Objektebene (4) im Objektfeld liegt und dass der Schnittpunkt der optischen Achse (45; 48) der bildseitigen (44; 55) refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik (38; 49) mit der Bildebene (8) im Bildfeld liegt.
Projektionsoptik nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der optischen Achse (40; 48) der objektseitigen (39; 47) refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik (38; 49) mit der Objektebene (4) zentriert im Objektfeld liegt und dass der Schnittpunkt der optischen Achse (45; 48) der bildseitigen (44; 55) refraktiven Untereinheit der Projektionsoptik (38; 49) mit der Bildebene (8) zentriert im Bildfeld liegt.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptstrahl (25) eines zentralen Feldpunktes zwischen zwei Spiegeln (51, 52), die zwischen den beiden refraktiven Untereinheiten (47, 55) angeordnet sind, parallel zur optischen Achse (48) der beiden refraktiven Untereinheiten (47, 55) und zu dieser optischen Achse (48) beabstandet verläuft.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen (40, 45) der beiden refraktiven Untereinheiten (39, 44) parallel und beabstandet zueinander verlaufen.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spiegel (51) im Bereich einer Pupillenebene der Projektionsoptik (46) deformierbar ist.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (6; 38; 46) ein Bildfeld ausleuchtet, das größer ist als 1 mm².
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (6; 38; 46) eine bildseitige numerische Apertur von mindestens 0,5 hat.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (6; 38; 46) Objekt- und/oder bildseitig telezentrisch ist.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 126 bis 248 nm.
Projektionsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (6; 38; 46) im Abbildungsstrahlengang zwischen der Objektebene (4) und der Bildebene (8) mindestens eine Zwischenbildebene (34; 54) aufweist, wobei die refraktive Untereinheit (27; 44; 55) insbesondere zwischen der Zwischenbildebene (34; 54) und der Bildebene (8) angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie – mit einer Lichtquelle (2) für Beleuchtungslicht (3), – mit einer Beleuchtungsoptik (5) zur Führung des Beleuchtungslichts (3) hin zu einem Objektfeld in einer Objektebene (4) und – mit einer Projektionsoptik (6; 38; 46) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (9) und eines Wafers (10), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (9) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (10) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21, – Erzeugen einer Mikrostruktur auf dem Wafer (10).
Mikrostrukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 22.